鼠标鼠标外壳注塑模设计（毕业设计

目录

摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .III

绪论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IV

第1章概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1  1产品调研. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1 1  1市场调查. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1 1  2鼠标外壳设计的初步方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

1 1  3现代注塑模具设计方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

1  2产品的工艺分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

1 2 1注塑材料. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

1 2 2塑件制件设计的工艺分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

1  3模具设计流程介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

1 3 1注射模人工设计流程分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

1 3 2塑模CAD流程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

1 3 3人手设计与CAD设计的比较. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

1 3 4模具设计环境与工具. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

第2章CAE有限元与MOLDF LOW分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

2 1有限元分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

2 2 MOLDFLOW分析与Pro/Engineer塑料顾问工具. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

第3章模具设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3 1模具设计与参数计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3 1  1本塑件制品分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3 1  2注塑机的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3 1  3模具结构设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3 1  4注塑机参数校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3 2浇注系统设计、关键零部件设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

3 2 1浇注系统的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

3 2 2分型面的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3 2 3排气系统的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

3 2 4成型零件的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

3 2 5型腔的侧壁和底板厚度计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

3 2 6导向机构设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

3 2 7脱模机构设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

3 2 8冷却装置设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

第4章模具装配图与爆炸图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

第5章总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

5 1模具设计的创新与特色总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

5 2论文存在问题与解决设想. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

【参考文献】. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

致谢. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

附录一 鼠标产品设计说明书. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

摘要这次论文主要描述了一个塑料产品鼠标的设计过程包括市场调研工艺分析产品外形设计对塑件进行CAE分析后进入模具的结构设计及有关参数计算接着进行浇注系统及模具的有关键零部件设计最后把关键零部件的二维图和立体图还有模具的装配图和爆炸图以图纸形式展现出来。

关键词 鼠标、塑料、注塑模、 Pro/Engineer

绪论

模具工业是制造业中的一项基础产业是技术成果转化的基础同时本身又是高新技术产业的重要领域在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” 。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” 德国则认为是所有工业中的“关键工业”  日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” 同时也是“整个工业发展的秘密” 是“进入富裕社会的原动力” 。 日本模具产业年产值达到13000亿日元远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。

现化模具工业已从传统的劳动密集产业转变为一个技术密集、人才密集和资本密集的产业。加入WTO后模具企业为了参与激烈的市场竞争不仅重视人才的开发和培训广泛使用新技术努力提高自己的模具技术水平。在激烈的竞争中发展起来的现代模具企业其重要特征表现如下

1)以计算机为中心。计算机技术的广泛使用使现代模具企业的首要特征是以计算机为中心。计算机是整个企业最活跃、最核心最需要投资以及更新最快的部分(其软件每2-3年、硬件每3-5年更新一次) 。以计算机为中心建立起来的计算机辅助设计、计算机辅助工程以及计算机辅助制造(CAD/CAE/CAM)是企业的生产主线并向集成化、 网络化、智能化方向发展。

(2)模具设计水平高。现代模具企业都广泛采用计算机辅助技术、人工智能技术进行设计决策、模拟分析和优化设计。同时数据库和计算机网络技术应用使设计师可以在更大范围内共享设计资料、信息、资源和展开合作使其现代模具设计的总体水平上升到一个前所未有高度。

现代模具有的还要求有控压、控温等功能甚至要求提供某些测量元件。在模具标准化、通用化、典型化程度很高的情况下各模具企业都利用自己的某些专长设计制造模具在激烈的竞争中求发展。

(3)生产设备先进。现代模具的加工更多地依靠各种自动化程度较高的高精度、高效率机床。从模具粗加工、热处理到各种精加工、光整加工、质量控制与检测必须设备齐全配套合理。其中数控加工设备所占比重比较大以适应单件或小批量复杂模具的生产。同时数控加工设备也是模具CAD/CAE/CAM的基础有助于实现模具制造的全自动加工。

(4)供货期短。现代模具对短交货期的要求日益迫切模具的交货期限已从传统的几个月向几十天、十几天甚至数小时发展这些是传统制模方法所不能达到的。

模具设计已从人工经验设计方式转化为依靠计算机辅助设计的方式。广泛采用模具CAD/CAE/CAM技术使模具设计、计算机分析、生产装备、数控加工、检验、试模等工作一体化设计数据直接经过网络和数据库管理系统传递到各个生产部门大大缩短模具生产周期。此外成形过程计算机模拟并行工程、人工智能快速原型制造等先进制造技术的应用以及模具标准化、专业化生产等也为缩短供货期起了重要作用。

第1章概述

1  1产品调研

1  1  1市场调查

鼠标的发展

鼠标是1964年由Douglas Engelbart发明的 当时Douglas Engelbart在斯坦福研究所(SRI)工作该研究所是斯坦福大学赞助的一个机构 DouglasEngelbart很早就在考虑如何使电脑的操作更加简便用什么手段来取代由键盘输入的繁琐指令。 60年代初他在参加一个会议时随手掏出了随身携带的笔记本(可不是笔记本电脑哦) 画出了一种在底部使用两个互相垂直的轮子来跟踪动作的装置草图这就是鼠标的雏型。到了1964年 Douglas Engelbart再次对这种装置的构思进行完善动手制作出了第一个成品。因此Douglas Engelbart也被称为“鼠标之父”。

当时还没有“鼠标”的名称这个新型装置是一个小木头盒子里面有两个滚轮但只有一个按钮。它的工作原理是由滚轮带动轴旋转并使变阻器改变阻值阻值的变化就产生了位移讯号经电脑处理后屏幕上指示位置的光标就可以移动了(如图11所示) 。

由于该装置像老鼠一样拖着一条长长的连线(象老鼠的尾巴) 因此DouglasEngelbart和他的同事在实验室里把它戏称为“Mouse” 他当时也曾想到将来鼠标有可能会被广泛应用所以在申请专利时起名叫“显示系统X-Y位置指示器” 只是人们觉得“Mouse”这个名字更加让人感到亲切于是就有了“鼠标”的称呼。

鼠标被发明之后首先于1973年被Xerox公司应用到经过改进的Alto电脑系统中但是遗憾的是当时这些系统都是实验用的完全被用于研究工作并没有向大众推广所以鼠标一直都默默无闻。

1979年 Apple公司创始人Steve Jobs被邀请观看Alto以及执行在该系统上的软件。 Steve Jobs被自己所看到的电脑技术所震撼他意识到这些技术代

表了电脑未来的发展潮流。这些技术就包括使用鼠标作为指点输入设备和操作系统使用的GUI(Graphics User Interface 图形用户界面) 。 Apple公司立即将这些功能加入自己的系统中准备开发新型的家用电脑并且高薪挖到了十几位Xerox公司的技术人员。

1981年 Xerox公司推出了使用鼠标并应用GUI操作系统的Star 8010电脑这是大众首次了解鼠标可惜由于这种电脑价格过于昂贵销量很小。尽管如此 鼠标已经引起了不少人的注意并开始为人们所掌握。

1983年 Apple公司正式推出LISA电脑这是Apple公司自己的第一台使用鼠标的电脑进一步把鼠标介绍给了广大用户让用户认识到了鼠标的作用。1984年 LISA的升级产品--Macintosh问世这是Apple公司的一个里程碑也是电脑发展史上的一个里程碑它为Apple公司带来丰厚收入的同时也让鼠标走进了前家万户。之后 由于OS/2 Windows系统的广泛使用更进一步推广了鼠标和GUI的应用使得鼠标逐渐流行起来并最终成为了电脑的标准配置从此每台电脑旁边都有了一个忠实的伴侣那就是“Mouse” --鼠标。

鼠标的分类

鼠标主要有两种分类标准。按定位方式和按照和电脑的连接方式来分。冲定位方式分主要有四大类机械式、光机式、光电式、和光学式。机械式和光电式基本上已经看不到了。现在市场上主要都是光机式和光学式。

光机鼠标

光机式鼠标的内部结构是由机械传动装置、位移传感器、按键、编码电路和连结线组成。

鼠标的按键数量及种类根据自身的市场定位而变化不过基本都包括左右两个键。当我们点击鼠标按键是会听见清脆的响声这是微动开关发出的声音实际上鼠标按键功能是靠微动开关闭合编码电路根据微动开关闭合后电位变化进行信号转换实现的。有的鼠标根据不同需求还增加了中键侧键和滚轮滚轮的结构原理和圆盘光栅差不多上面布满了光栅通过阻挡红外线发射管的光线来控制屏幕上页面的移动。编码电路将光电转换装置传来的讯号进行对比产生横、竖两个方向的移动讯号再将各个按键和滚轮送来的讯号通过编码处理芯片进行编码最后通过连接传输线将讯号送到电脑的主机进行处理。

图12光机鼠标 图13光机鼠标内部结构

经过多年的发展光学机械式鼠标成为了目前技术最为成熟的一种鼠标结构简单、成本低廉到现在仍然是市场上的主流。

光学鼠标

光学鼠标的内部使用了一个很精密的光学传感器optical sensor也就是俗称的光眼。 目前高档的光学鼠标都采用安捷伦公司的光学传感器。光学传感器包括由光学组件、 CMOS成像元件和专用图像分析处理芯片DSP即数字信号微处理器。光学组件由棱镜和透镜组成。

还有一些比较特别的结构微软采用interllieye技术的自有品牌光学鼠标实际上就是将控制芯片、 DSP、 CMOS集成在一起 因此内部结构和其他鼠标有所差异。还有一点 CMOS成像只是一种比喻实际上鼠标上的CMOS器件和我们一般所说的数码相机的CMOS器件不同他只会捕捉简单的动态物体 以单色点作为固定参考物。

鼠标的控制芯片的主要作用是负责协调光学鼠标中各元器件的工作并与外部电路进行沟通桥接及各种信号的传送和收取。我们可以理解成光学鼠标的管家。

另外要实现滚轮带按键功能只需在滚轮中轴任一端的下方增加一个微动开关即可。 由的滚轮还带有发光功能实际上也就是在滚轮旁边增加一个LED。光电鼠标如图14

图14光电鼠标

鼠标按照与计算机的接口形式分可分为COM串行接口,PS/2接口,USB接口.早期的鼠标并不是电脑的标准配置因此和现在的鼠标有很大的不同除了必须外装电源之外还要安装特殊的适配卡使用起来很不方便。后来出现了一种转接盒通过它可以把鼠标连接到Parallel接口上。 Parallel接口成为了鼠标与电脑连接的第一种接口。

随着鼠标被广泛使用在加上技术的发展 COM接口(串口)成了鼠标使用的第二种接口与其它设备一样 鼠标也是使用9针连接接口。 由于电脑的COM口本来就少还要连接其它设备所以很容易造成资源占用的问题。如图1-5。

目前广泛使用的鼠标都是使用的PS/2鼠标这种接口是IBM公司于1987年在PS/2系统上推出的这也是被称为PS/2鼠标的来由。虽然PS/2系统最终没能得到市场的认可但是其中的一些优秀设计还是被保留下来 比如它的PS/2鼠标接口现在已经成了ATX主机板上面的标准配置如图1-6。

另外一种接口是USB口USB接口的出现为外设提供了更加简便额连接方案由于它符合PNP规范可以实现热插拔因此使用起来很方便而鼠标自然不会放过这一装备自己的机会 USB接口的鼠标也适时推出不过价格要稍贵一些

。如图1-7。

图1-5 COM接口鼠标

图1-6 PS/2接口鼠标

图1-7 USB接口鼠标

除了以上的介绍之外市场上还有各种各样的鼠标。比如无线鼠标。轨迹球鼠标。手提电脑上的触摸屏。 以及IBM的触点鼠标等等。

鼠标外壳的设计